如图为我国海军某型号的先进导弹核潜艇.该艇在水面航行时的排水量为16600吨,在水下航行时的排水量为18700吨.艇长170.7m、艇宽12.8m.下潜深度可达300m.(海水密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)若潜水艇潜入水中,艇背面距海面的深度为300m时,则该处受到海水的压强是多少?
(2)它在水下航行时所受浮力是多少?
(3)它在水面航行时,露出水面的体积是多少?
(4)简要说明:潜水艇是怎样实现上浮和下沉?
(1)潜艇背面所受压强:p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa;
(2)水下航行所受浮力:F浮下=G排下=m排下g=1.87×107kg×10N/kg=1.87×108N;
(3)核潜艇在水面上排开水的体积为:V排上=
=m排上 ρ水
=1.66×104m3;16600×103kg 103kg/m3
总体积为:V=V排下=
=m排下 ρ水
=1.87×104m3;1.87×107kg 103kg/m3
所以:V露=V-V排上=1.87×104m3-1.66×104m3=2.1×103m3;
(4)在水中,潜水艇受到水的浮力和重力的作用,潜水艇的体积不变,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ水v排g,潜水艇受到水的浮力不变;
把空气压入潜水艇的压力舱,将海水排出,潜水艇自重G减小,当F浮>G时,潜水艇上浮;
打开压力舱的阀门,让海水进入压力舱内,潜水艇自重G增大,当F浮<G时,潜水艇下沉;
当F浮=G时,潜水艇悬浮,可以停留在任何深度;
由此可见,潜水艇通过调节水仓水量的多少来改变自身重力实现浮沉.
答:(1)该处受到海水的压强是3×106Pa;
(2)在水下航行时所受浮力是多1.87×108N;
(3)在水面航行时,露出水面的体积是2.1×103m3;
(4)潜水艇通过调节水仓水量的多少来改变自身重力实现浮沉.